步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 
  步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。 
  選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可*。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。 
  選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。 
  選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。 
選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算： 
（1）計(jì)算齒輪的減速比 
根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，齒輪減速比i計(jì)算如下: 
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ －－-步進(jìn)電機(jī)的步距角（o/脈沖） 
S －－-絲桿螺距（mm） 
Δ－－-(mm/脈沖) 
（2）計(jì)算工作臺(tái)，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。 
Jt=J1+（1/i2）【(J2+Js)+W/g（S/2π）2） （1-2） 
式中Jt －－-折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.cm.s2) 
J1、J2 －－-齒輪慣量(Kg.cm.s2) 
Js －－－－絲桿慣量(Kg.cm.s2) W－－-工作臺(tái)重量（N） 
S －－-絲桿螺距（cm） 
（3）計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩M 
M=Ma+Mf+Mt （1-3） 
Ma=（Jm+Jt）.n/T×1.02×10ˉ2 （1-4） 
式中Ma －－-電機(jī)啟動(dòng)加速力矩（N.m） 
Jm、Jt－－-電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.cm.s2) 
n－－-電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（r/min） 
T－－-電機(jī)升速時(shí)間（s） 
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5） 
Mf－－-導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩（N.m） 
u－－-摩擦系數(shù) 
η－－-傳遞效率 
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6） 
Mt－－-切削力折算至電機(jī)力矩（N.m） 
Pt－－-最大切削力（N） 
（4）負(fù)載起動(dòng)頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為 
fq=fq0【(1-(Mf+Mt))/Ml】÷(1+Jt/Jm)】 1/2 （1-7） 
式中fq－－-帶載起動(dòng)頻率（Hz） 
fq0－－-空載起動(dòng)頻率 
Ml－－-起動(dòng)頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩（N.m） 
若負(fù)載參數(shù)無(wú)法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算. 
（5）運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率 時(shí)，由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的余量。 
（6）負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。

步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用上的一些問(wèn)題

1： 如何控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。負(fù)載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計(jì)算，電機(jī)在最大進(jìn)給速度時(shí)，由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來(lái)說(shuō)，Mf與Mt之和應(yīng)小于（0.2 ～0.4）Mmax.
方向？
　　1.可以改變控制系統(tǒng)的方向電平信號(hào)。
　　2.可以調(diào)整電機(jī)的接線來(lái)改變方向，具體做法如下：
　　對(duì)于兩相電機(jī)，只需將其中一相的電機(jī)線交換接入 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器即可，如A+和A-交換。
　　對(duì)于三相電機(jī)，不能將其中一相的電機(jī)線交換，而應(yīng)順序交換其中的兩相，如把A+和B+交換，
　　A-和B-交換。
2： 步進(jìn)電機(jī)的噪聲特別大，沒(méi)有力，并且電機(jī)振動(dòng)，怎么辦？
　　遇到這種情況是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在振蕩區(qū)，解決辦法：
　　1.改變輸入信號(hào)頻率CP來(lái)避開(kāi)振蕩區(qū)。
　　2.采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，使步距角減少，運(yùn)行平滑些。
3： 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)通電后，電機(jī)軸不轉(zhuǎn)怎么辦？
　　有以下幾種原因會(huì)造成電機(jī)不轉(zhuǎn)：
　　1.過(guò)載堵轉(zhuǎn)
　　2.電機(jī)是否已損壞
　　3.電機(jī)是否處于脫機(jī)狀態(tài)
　　4.脈沖信號(hào)CP是否到零
4： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通電后，電機(jī)在抖動(dòng)，不能運(yùn)轉(zhuǎn)，怎么辦？
　　遇到這種情況，首先檢查電機(jī)的繞組與驅(qū)動(dòng)器連接又沒(méi)有接錯(cuò)，如沒(méi)有接錯(cuò)，再檢查輸入脈沖信號(hào)頻率是否太高，是否升降頻設(shè)計(jì)不合理。若以上原因都不是，可能是驅(qū)動(dòng)器缺相，請(qǐng)速與我公司聯(lián)系。
5： 如何做好步進(jìn)電機(jī)的升降曲線？
　　步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是隨輸入脈沖信號(hào)的變化而變化的。從理論上說(shuō)，只要給驅(qū)動(dòng)器脈沖信號(hào)即可。每給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖（CP），步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角（細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角）。但是，由于步進(jìn)電機(jī)性能關(guān)系，CP信號(hào)變化太快，步進(jìn)電機(jī)將跟不上電信號(hào)的變化，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象。所以步進(jìn)電機(jī)要在高速時(shí)，必須有升速過(guò)程，在停止時(shí)必須有降速過(guò)程。一般升速與降速規(guī)律相同，以下以升速為例介紹：
　　升速過(guò)程由起跳頻率加升速曲線組成（降速過(guò)程反之）。起跳頻率不能太大，否則也會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步。升降速曲線一般是為指數(shù)曲線或經(jīng)過(guò)修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。用戶(hù)需根據(jù)自己的負(fù)載選擇合適的響應(yīng)頻和升降速曲線，找到一條理想的曲線并不容易，一般需要多次試機(jī)才行。指數(shù)曲線在實(shí)際軟件編程過(guò)程中比較麻煩，一般事先算好時(shí)間常數(shù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器呢，工作過(guò)程中直接選取。
6： 步進(jìn)電機(jī)發(fā)燙，正常溫度范圍是多少？
　　步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至失步。因此電機(jī)外表允許最高溫應(yīng)取決于不同磁性材料的退磁點(diǎn)。一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至還高。所以步進(jìn)電機(jī)外表在攝氏80-90度完全正常。
7： 兩相步進(jìn)電機(jī)和四相步進(jìn)電機(jī)有何不同？
　　兩相步進(jìn)電機(jī)在定子上只有兩個(gè)繞組，有四根出線，整步為1.8°，半步為0.9°。在驅(qū)動(dòng)器中，只要對(duì)兩相繞組電流通斷和電流方向進(jìn)行控制就可以了。而四相步進(jìn)電機(jī)在定子上有四個(gè)繞組，有八根出線，整步為0.9°，半步為0.45°，不過(guò)驅(qū)動(dòng)器中需要對(duì)四個(gè)繞組進(jìn)行控制，電路相對(duì)復(fù)雜了。所以?xún)上嚯姍C(jī)配兩相驅(qū)動(dòng)器，四相八線電機(jī)有并聯(lián)、串聯(lián)、單極型三種接法。并聯(lián)接法：四相繞組兩兩相并，繞組的電阻與電感成倍減小，電機(jī)運(yùn)行時(shí)加速性能好，高速帶載力矩大，但是電機(jī)需要輸入兩倍于額定電流的電流，發(fā)熱較大，對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出能力要求相應(yīng)提高。而在串聯(lián)使用時(shí)，繞組的電阻與電感成倍的增大，電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，噪音和發(fā)熱較小，對(duì)驅(qū)動(dòng)器要求不高，但高速力矩?fù)p耗大。所以用戶(hù)可根據(jù)要求來(lái)選擇四相八線的步進(jìn)電機(jī)接線方法。
8： 電機(jī)是四相六根線，而 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器只要求解四根線時(shí)，該怎樣使用？
　　對(duì)于四相六根線電機(jī)，中間抽頭的兩根線懸空不接，其他四根線和驅(qū)動(dòng)器相連。
9： 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)與混合式步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別？
　　在結(jié)構(gòu)與材料上不同，混合式電機(jī)內(nèi)部有永磁型材料，所以混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)相對(duì)平滑，輸出浮載力大，噪音小。